Głęboko pod gejzerami i gorącymi źródłami Kaldery Yellowstone znajduje się komora magmy utworzona przez plamy gorąca w płaszczu Ziemi. Podczas ruchu ku powierzchni Ziemi magma się krystalizuje, tworząc młode, gorące skały magmowe. Ciepło tych skał wypycha wody gruntowe w kierunku powierzchni. W miarę stygnięcia wody jony wytrącają się w postaci kryształów mineralnych, w tym kryształów kwarcu z krzemu i tlenu, skalenia z potasu, glinu, krzemu i tlenu i galeny z ołowiu i siarki. Wiele z tych kryształów ma charakterystyczne kształty - weźmy kaskadę spiczastego kwarcu lub stos kostek galeny. Ale co sprawia, że ciągle przybierają takie kształty? Część odpowiedzi leży w ich atomach. Atomy każdego kryształu są ułożone w zorganizowany, zwielokrotniony wzór. który charakteryzuje kryształy, ale nie ogranicza się do minerałów. Piasek, lód, cukier, czekolada, ceramika, metale, DNA, a nawet niektóre płyny mają krystaliczne struktury. Układ atomowy każdego materiału krystalicznego należy do jednej z sześciu rodzin: sześciennej, tetragonalnej, rombowej, jednoskośnej, trójskośnej i sześciokątnej. W odpowiednich warunkach kryształy urosną w geometryczne kształty, które odzwierciedlą układ ich atomów. Weźmy galenę o sześciennej strukturze złożonej z atomów ołowiu i siarki. Względnie duże atomy ołowiu są ułożone w trójwymiarowej siatce pod kątem 90 stopni względem siebie, podczas gdy stosunkowo małe atomy siarki wpasowują się po środku. W miarę jak kryształ rośnie, takie miejsca przyciągają atomy siarki, podczas gdy ołów ma tendencję do wiązania się z tymi miejscami. Ostatecznie uzupełnią siatkę połączonych atomów. Oznacza to, że 90-stopniowy wzór siatki krystalicznej struktury galeny odbija się w widocznym kształcie kryształu. Kwarc ma sześciokątną krystaliczną strukturę. To znaczy, że na jednej płaszczyźnie jego atomy układają się w sześciokąty. W trzech wymiarach sześciokąty składają się z wielu splecionych piramid składających się z jednego atomu krzemu i czterech atomów tlenu. Charakterystyczny kształt kryształu kwarcu to sześciokątna kolumna ze spiczastymi końcami. W zależności od warunków otoczenia większość kryształów może uformować wiele geometrycznych kształtów. Przykładowo diamenty, powstające głęboko w płaszczu Ziemi, mają sześcienną krystaliczną strukturę i rosną w kostki lub ośmiościany. Kształt, w jaki wyrasta dany diament, zależy od warunków jego wzrostu, w tym ciśnienia, temperatury i środowiska chemicznego. Choć nie możemy obserwować ich wzrostu w płaszczu Ziemi, eksperymenty laboratoryjne częściowo dowiodły, że diamenty mają tendencję formowania kostek w niższych temperaturach i ośmiościanów w wyższych temperaturach. Śladowe ilości wody, krzemu, germanu lub magnezu mogą też wpływać na kształt diamentu. Diamenty nigdy nie wyrastają w naturze w kształty spotykane w biżuterii. Przycina się je tak, żeby uwidocznić ich blask i przejrzystość. Warunki środowiskowe mogą też wpłynąć na to, czy w ogóle tworzą się kryształy. Szkło składa się ze stopionego piasku kwarcowego, ale nie jest krystaliczne. Jest tak dlatego, że szkło ochładza się dość szybko, a atomy nie mają czasu na uporządkowanie się w strukturę kryształu kwarcu. Zamiast tego losowe rozmieszczenie atomów w stopionym szkle zostaje utrwalone podczas chłodzenia. Wiele kryształów nie tworzy geometrycznych kształtów, bo rośnie bardzo blisko innych kryształów. Skały takie jak granit są pełne kryształów, ale żaden z nich nie ma rozpoznawalnych kształtów. Gdy magma stygnie i krystalizuje, wiele minerałów krystalizuje jednocześnie i szybko zaczyna im brakować miejsca. Niektóre kryształy, takie jak turkus, nie formują żadnych wyraźnych kształtów w większości warunków środowiskowych, nawet przy wystarczającej przestrzeni. Struktura atomowa każdego kryształu ma unikalne właściwości. Choć właściwości te mogą nie zaspokajać ludzkich potrzeb emocjonalnych, mają potężne zastosowanie w materiałoznawstwie i medycynie.